Las células solares convencionales pueden ser de «tipo húmedo» (basadas en soluciones) o de «tipo seco» (formadas por semiconductores de óxido metálico). De ellas, las células solares de tipo seco tienen una ligera ventaja sobre las de tipo húmedo: son más fiables, ecológicas y rentables. Además, los óxidos metálicos son idóneos para aprovechar la luz ultravioleta. Sin embargo, a pesar de todo esto, el potencial de los TPV de óxido metálico no se había explorado por completo hasta ahora.
Para ello, investigadores de la Universidad Nacional de Incheon, en la República de Corea, idearon un diseño innovador para un dispositivo TPV basado en óxido metálico. Insertaron una capa ultrafina de silicio (Si) entre dos semiconductores transparentes de óxido metálico con el objetivo de desarrollar un dispositivo TPV eficiente. Estos hallazgos se publicaron en un estudio en Nano Energy, que estuvo disponible en línea el 10 de agosto de 2020 (antes de la publicación final prevista en el número de diciembre de 2020). El profesor Joondong Kim, que dirigió el estudio, explica: «Nuestro objetivo era idear una célula solar transparente que produjera gran potencia, incrustando una película ultrafina de Si amorfo entre el óxido de zinc y el óxido de níquel».
Este novedoso diseño consistente en la película de Si presentaba tres grandes ventajas. En primer lugar, permitía la utilización de luz de mayor longitud de onda (a diferencia de los TPV desnudos). En segundo lugar, dio lugar a una eficaz recogida de fotones. En tercer lugar, permitió un transporte más rápido de las partículas cargadas a los electrodos. Además, el diseño puede generar electricidad incluso en situaciones de poca luz (por ejemplo, en días nublados o lluviosos). Los científicos confirmaron además la capacidad de generación de energía del dispositivo utilizándolo para hacer funcionar el motor de corriente continua de un ventilador.
A partir de estos resultados, el equipo de investigación es optimista en cuanto a la posibilidad de aplicar en la vida real este nuevo diseño de TPV. En cuanto a las posibles aplicaciones, hay muchas, como explica el profesor Kim: «Esperamos extender el uso de nuestro diseño de TPV a todo tipo de materiales, desde edificios de cristal hasta dispositivos móviles como coches eléctricos, smartphones y sensores.» Y no sólo eso, el equipo está ilusionado con llevar su diseño al siguiente nivel, utilizando materiales innovadores como semiconductores 2D, nanocristales de óxidos metálicos y semiconductores de sulfuro. Como concluye el profesor Kim, «nuestra investigación es esencial para un futuro ecológico sostenible, especialmente para conectar el sistema de energía limpia con una huella de carbono nula o mínima».